建筑能耗模拟
理论：把散热途径加起来
概述
住宅保温做好后，采暖费能降多少？
首先把建筑散热的途径全部加起来。对墙、屋顶、地板、窗分别用传热系数（U值）乘以面积，再加上通风换气带走的热量。这就是热损失系数H，表示室内外温差每1 K散失多少瓦。全年采暖负荷可用H乘以采暖度日（室内外温差在采暖期内的累积）估算。但实际上日射和家电、人员发热帮助采暖，建筑热容使温度变化趋于平缓，精确计算需要逐时模拟。
热损失系数
n为换气次数（每小时室内空气更换几次），V为室内体积，η_HR为热回收通风的回收效率。
度日法与峰值负荷
HDD为采暖度日（K·日），ΔT_bp为内部得热Q_gain使平衡点温度（不需采暖的温度）下降的幅度。
诞生于石油危机的程序
逐时计算建筑能耗的程序，以1970年代石油危机为契机开始正式开发。美国开发了DOE-2和BLAST，2001年发布了整合两者的EnergyPlus。日本同一时期也开发了HASP等空调负荷计算程序。它们的共同点是使用逐时气象数据，依次计算墙体内传热和日射。
算例
例1：住宅热损失系数（外墙150、屋顶60、地板60、窗25 m²，体积300 m³，换气0.5次/时）
| 规格 | U值（墙·屋顶·地板·窗） | H | 窗占比 | 通风占比 |
|---|---|---|---|---|
| 旧式保温 | 0.9 / 0.6 / 0.8 / 4.65 | 386 W/K | 30% | 13% |
| 加强保温 | 0.3 / 0.15 / 0.3 / 1.6 | 163 W/K | 25% | 31% |
| 加强保温＋80%热回收 | 0.3 / 0.15 / 0.3 / 1.6 | 122 W/K | 33% | 8% |
例2：年采暖负荷与峰值负荷（室温20℃）
| 规格 | 采暖度日1,500 | 采暖度日3,500 | 峰值（室外−2℃） | 峰值（室外−15℃） |
|---|---|---|---|---|
| 旧式保温 | 13,905 kWh | 32,445 kWh | 8.5 kW | 13.5 kW |
| 加强保温 | 5,868 kWh | 13,692 kWh | 3.6 kW | 5.7 kW |
| 加强保温＋热回收 | 4,399 kWh | 10,265 kWh | 2.7 kW | 4.3 kW |
使用性能系数3的热泵时，采暖度日3,500下耗电约10,800、4,600、3,400 kWh。
保温做好后，通风占的比例变大了。
通风热损失（51 W/K）不随保温改变，其他部分变小后就显得突出。旧式保温时为13%，加强保温后为31%。这时用热回收通风回收排风热量效果很大。但为降低热损失而减少通风量会损害室内空气质量，应避免。另一个重要因素是内部得热，若家电和人员平均发热400 W，保温好的住宅不需采暖的室外温度下降2.5 K，采暖期本身缩短。要在度日法中计入这一效果，需要降低度日的基准温度。日射也一样，保温越好的住宅作用越大，宜用逐时模拟评估。
模拟流程
- 由围护结构面积、U值和通风量手算热损失系数，作为参考。
- 准备当地逐时气象数据（室外温度、日射）。
- 输入墙体构造（各层导热系数、密度、比热）以计入热容。
- 用人员、照明、设备时间表给定内部得热。
- 将年负荷结果与手算度日法比较，确认无大偏差。
“采暖费是计算的两倍”
某加强保温的住宅，实际采暖能耗接近模拟值的两倍。调查发现，模拟中通风按设计取0.5次/时，但实际上窗框周围和管道贯穿处缝隙漏风很多，气密测试显示实际换气次数超过1次/时。保温好的住宅中通风热损失占比大，缝隙风的影响直接体现出来。重新做气密处理后，采暖能耗接近计算值。
常见错误
错误与对策
| 错误 | 后果 | 对策 |
|---|---|---|
| 忽略缝隙风 | 低估采暖负荷 | 反映气密性能 |
| 忽略热桥 | 低估热损失 | 加入线传热系数 |
| 度日基准温度固定 | 高保温住宅高估 | 按内部得热修正 |
| 气象数据地区不符 | 负荷偏差大 | 使用当地数据 |
| 减少通风来节能 | 空气质量恶化 | 热回收通风 |
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